專利名稱：一種霍爾電流傳感器電子電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于傳感器領(lǐng)域，具體涉及一種霍爾電流傳感器電子電路。
背景技術(shù)：
目前電流傳感器技術(shù)日趨成熟，逐步向市場化邁進(jìn)，各個(gè)生產(chǎn)商之間的競爭日益激烈，如何降低成本，提升性能變得越來越重要。在控制器中電流采集是必不可少的，采用市售的電流傳感器都存在以下問題1、體積大，不利于安裝和縮小控制器體積；2、成本高，電流傳感器的成本很高；3、帶寬窄，在高速采樣電路中帶寬窄，導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。且一般為單路電流采集，如果用于交流電機(jī)控制器，至少需要兩到三路電流采集，就需要幾個(gè)傳感器共同使用，就使得傳統(tǒng)的電流傳感器的成本高、體積大的缺陷更加突出。所以目前的霍爾傳 感器電路需要進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)用可靠，成本低廉，體積小，易操作的電流傳感器電路。其技術(shù)方案為包括第一電流感應(yīng)電路、第二電流感應(yīng)電路、基準(zhǔn)電壓電路，其特征在于基準(zhǔn)電壓電路提供穩(wěn)定的電壓至第一電流感應(yīng)電路和第二電流感應(yīng)電路的輸入端；第一電流感應(yīng)電路和第二電流感應(yīng)電路結(jié)構(gòu)一致，均由霍爾元件、同相比例放大電路和儀表放大器電路構(gòu)成，同相比例放大電路的輸出端連接至霍爾元件的輸入端，霍爾元件的輸出端連接至儀表放大電路的輸入端；同相比例放大電路為標(biāo)準(zhǔn)的同相比例放大電路，儀表放大器電路為標(biāo)準(zhǔn)的儀表放大器電路，基準(zhǔn)電壓電路為標(biāo)準(zhǔn)的電壓參考電路。同相比例放大電路包括第一電阻R1、第二電阻R2、第一放大器Ul,第一電阻Rl —端連接參考電壓VREFl，一端連接至第一放大器Ul的同相輸入端；第二電阻R2的一端連接至第一放大器Ul的反相輸入端，另一端接地；第一放大器Ul的電源端口分別連接VCC和連接地。儀表放大器電路包括第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10、第i^一電阻R11、第十二電阻R12、第二放大器U2、第三放大器U3、第四放大器U4、第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3 ;第三電阻R3的兩端分別連接第二放大器U2和第四放大器U4的反相輸入端，第四電阻R4的兩端分別連接第二放大器U2的反相輸入端和輸出端，第六電阻R6和第一電容Cl并聯(lián)，并聯(lián)后兩端分別與第三放大器U3的輸出端和反相輸入端連接,第五電阻R5的另一端與第二放大器U2的輸出端相連，第七電阻R7分別連接第三放大器U3的反向輸入端和輸出端，第八電阻R8的兩端分別連接第三放大器U3的輸出端和第四放大器U4的同相輸入端，第九電阻R9、第十電 阻RlO和第三電容C3的一端共同連接至第三放大器U3的同相輸入端，第九電阻R9的另一端連接參考電壓VREF2，第十電阻RlO的另一端接地；第三電容C3的另一端接地，第i^一電阻Rll為滑動電阻，其一端接第二參考電壓VREF2，另一端接地，其滑動端接第十二電阻Rl2的一端；第十二電阻R12的另一端與第四放大器U4的同相輸入端相接；第二放大器U2、第三放大器U3和第四放大器U4的電源端一端接VCC，一端接地；第二電容C2 —端連接第三放大器U3的連接VCC的那個(gè)電源端，另一端接地?；鶞?zhǔn)電壓電路包括第二十五電阻R25、第二十六電阻R26、第二十七電阻R27、第二十八電阻R28、第七電容C7、第八電容C8、第九電容C9、第十電容C10、分流基準(zhǔn)源Tl ;第七電容C7為電解電容，其陽極接VCC，陰極接地；第八電容C8 —端接VCC，一端接地；第九電容C9為電解電容，其陽極接分流基準(zhǔn)源Tl的引腳3 ;第十電容ClO的一端接分流基準(zhǔn)源Tl的引腳3，另一端接地；第二十五電阻R25的一端接VCC，另一端接分流基準(zhǔn)源Tl的引腳3 ;第二十六電阻R26的一端接分流基準(zhǔn)源Tl的引腳3，另一端接分流基準(zhǔn)源Tl的引腳I ;第二十七電阻R27的一端接分流基準(zhǔn)源Tl的引腳1，另一端接地；第二十八電阻R28為熱敏電阻，其一端接分流基準(zhǔn)源Tl的引腳1，另一端接地；分流基準(zhǔn)源Tl的引腳2接地；分流基準(zhǔn)源Tl的引腳I作為輸出參考電壓VREF1，分流基準(zhǔn)源Tl的引腳3輸出參考電壓VREF2。霍爾元件Hl的IN+腳與第一放大器Ul的輸出端連接，IN-腳與第一放大器Ul的 反相輸入端連接，OUT+腳與第四放大器U4的同相放大器連接，OUT-腳與第二放大器U2的同相輸入端連接；VCC電壓幅值為可以使放大器正常工作的有效幅值，如15V。分流基準(zhǔn)源Tl的引腳I為基準(zhǔn)極，引腳2為陽極，引腳3為陰極。第二電流感應(yīng)電路的電路結(jié)構(gòu)與第一感應(yīng)電路的電路結(jié)構(gòu)完全一致。相比于傳統(tǒng)的電流傳感器，本發(fā)明具有顯著的優(yōu)點(diǎn)和有益效果，具體體現(xiàn)為I.該霍爾傳感器電路可以根據(jù)控制器的印刷電路板設(shè)計(jì)適合的電流采集裝置，與控制器融為一體，最大限度的節(jié)省空間。2.該霍爾傳感器電路結(jié)構(gòu)簡單，比市售的電流傳感器成本低很多，可以根據(jù)控制器的精度需求使用復(fù)雜或簡單的電流采集裝置。3.該霍爾傳感器電路的帶寬可以根據(jù)霍爾元件的磁性組件的材料和處理電路性能的不同而改變。4.該霍爾傳感器電路可以實(shí)現(xiàn)一路或多路電流采集，減小了體積和應(yīng)用成本。


圖I是本發(fā)明的電流傳感器電路的電路圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖來敘述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步詳述，以下關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施方式的描述只是示例性，并不是為了限制本發(fā)明的所要保護(hù)的主題，對于本發(fā)明所描述的實(shí)施例還存在的其他在權(quán)利要求保護(hù)范圍內(nèi)的變化，都屬于本發(fā)明所需要保護(hù)的主題。如附圖1，電路結(jié)構(gòu)包括第一電流感應(yīng)電路、第二電流感應(yīng)電路、基準(zhǔn)電壓電路，基準(zhǔn)電壓電路提供穩(wěn)定的電壓至第一電流感應(yīng)電路和第二電流感應(yīng)電路的輸入端，第一電流感應(yīng)電路和第二電流感應(yīng)電路結(jié)構(gòu)一致，均由霍爾元件、同相比例放大電路和儀表放大器電路構(gòu)成，同相比例放大電路的輸出端連接至霍爾元件的輸入端，霍爾元件的輸出端連接至儀表放大電路的輸入端。同相比例放大電路為標(biāo)準(zhǔn)的同相比例放大電路，向霍爾元件提供工作電流以使霍爾元件Hl可以進(jìn)行工作，同相比例放大電路包括第一電阻R1、第二電阻R2、第一放大器U1，第一電阻Rl —端連接參考電壓VREFl，一端連接至第一放大器Ul的同相輸入端；第ニ電阻R2的一端連接至第一放大器Ul的反相輸入端，另一端接地；第一放大器Ul的電源端ロ分別連接VCC和連接地。儀表放大器電路為標(biāo)準(zhǔn)的儀表放大器電路，由兩級差分放大器電路構(gòu)成，其中第一放大器Ul和第二放大器U2為同相差分輸入方式，同相輸入可以大幅度提高電路的輸入阻抗，減小電路對微弱輸入信號的衰減，差分輸入可以使電路只對差模信號即霍爾元件Hl的對磁場感應(yīng)后所輸出幅值差進(jìn)行放大，而對共模輸入信號即非有效感應(yīng)幅值只起跟隨作用，使得送到后級的差模信號與共模信號的幅值之比(即共模抑制比CMRR)得到提高。這樣在以第三放大器U3為核心部件組成的差分放大電路中，在CMRR要求不變情況下，可明顯 降低對第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8和第九電阻R9的精度匹配的要求，從而使儀表放大器電路具有更好的共模抑制能力。儀表放大器電路包括第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10、第i^一電阻R11、第十二電阻R12、第二放大器U2、第三放大器U3、第四放大器U4、第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3 ;第三電阻R3的兩端分別連接第二放大器U2和第四放大器U4的反相輸入端，第四電阻R4的兩端分別連接第二放大器U2的反相輸入端和輸出端，第六電阻R6和第一電容Cl并聯(lián)，并聯(lián)后兩端分別與第三放大器U3的輸出端和反相輸入端連接，第五電阻R5的另一端與第二放大器U2的輸出端相連，第七電阻R7分別連接第三放大器U3的反向輸入端和輸出端，第八電阻R8的兩端分別連接第三放大器U3的輸出端和第四放大器U4的同相輸入端，第九電阻R9、第十電阻RlO和第三電容C3的一端共同連接至第三放大器U3的同相輸入端，第九電阻R9的另一端連接參考電壓VREF2，第十電阻RlO的另一端接地，第三電容C3的另一端接地，第十一電阻RlI為滑動電阻，其一端接第二參考電壓 VREF2，另一端接地，其滑動端接第十二電阻R12的一端，第十二電阻R12的另一端與第四放大器U4的同相輸入端相接；第二放大器U2、第三放大器U3和第四放大器U4的電源端一端接VCC，一端接地；第ニ電容C2 —端連接第三放大器U3的連接VCC的那個(gè)電源端，另一端接地。儀表放大器電路的通過調(diào)節(jié)滑動電阻第十一電阻Rll改變和調(diào)節(jié)基準(zhǔn)電壓，是基準(zhǔn)電壓的范圍在0-VREF2之間變化，通常取基準(zhǔn)電壓為二分之一的VREF2?；魻栐﨟l通過對經(jīng)過其的磁場進(jìn)行感應(yīng)形成感應(yīng)電壓和電流，霍爾元件Hl的OUT+腳和OUT-腳輸出電壓的差值做為差模信號并被儀表放大器電路進(jìn)行放大，并疊加在基準(zhǔn)電壓上，形成對磁場強(qiáng)度及方向進(jìn)行表述的電壓數(shù)值。磁場的強(qiáng)度決定了霍爾元件Hl的感應(yīng)電壓及電流幅值的大小，而磁場的方向決定了霍爾元件Hl感應(yīng)電壓及電流的方向?；魻栐﨟l的IN+腳與第一放大器Ul的輸出端連接，IN-腳與第一放大器Ul的反相輸入端連接，OUT+腳與第四放大器U4的同相放大器連接，OUT-腳與第二放大器U2的同相輸入端連接?；鶞?zhǔn)電壓電路為標(biāo)準(zhǔn)的電壓參考電路，輸出參考電壓VREFl和VREF2，作為儀表放大電路的基準(zhǔn)電壓。包括第二十五電阻R25、第二十六電阻R26、第二十七電阻R27、第二十八電阻R28、第七電容C7、第八電容C8、第九電容C9、第十電容C10、分流基準(zhǔn)源Tl ;分流基準(zhǔn)源Tl的引腳I為基準(zhǔn)極，引腳2為陽極，引腳3為陰極；第七電容C7為電解電容，其陽極接VCC，陰極接地；第八電容C8—端接VCC，一端接地；第九電容C9為電解電容，其陽極接分流基準(zhǔn)源Tl的引腳3 ;第十電容ClO的一端接分流基準(zhǔn)源Tl的引腳3，另一端接地；第二十五電阻R25的一端接VCC,另一端接分流基準(zhǔn)源Tl的引腳3 ;第二十六電阻R26的一端接分流基準(zhǔn)源Tl的引腳3，另一端接分流基準(zhǔn)源Tl的引腳I ;第二十七電阻R27的一端接分流基準(zhǔn)源T的引腳1，另一端接地；第二十八電阻R28為熱敏電阻，其一端接分流基準(zhǔn)源Tl的引腳1，另一端接地；分流基準(zhǔn)源Tl的引腳2接地；分流基準(zhǔn)源Tl的引腳I作為輸出參考電壓VREFl，分流基準(zhǔn)源Tl的引腳3輸出參考電壓VREF2。由于霍爾元件的溫漂通常比較大，故在本電路中設(shè)置了的第二十八電阻R28為熱敏電阻，對電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行溫度補(bǔ)償。VCC電壓幅值為可以使放大器正常工作的有效幅值，在本實(shí)施例中為15V?；魻栐﨟l對通過磁場的方向及強(qiáng)度進(jìn)行感應(yīng)后形成感應(yīng)電壓，并通過OUT+腳和OUT-腳輸出兩腳間的電壓差值，經(jīng)過儀表放大器電路的對該電壓差值進(jìn)行放大后疊加 至基準(zhǔn)電壓上并形成輸出，進(jìn)而做為對磁場強(qiáng)度及方向的標(biāo)識，這是本發(fā)明電路的主要技術(shù)路線。本發(fā)明具有兩路電流感應(yīng)電路，可實(shí)現(xiàn)兩路的電流采集，其中第二電流感應(yīng)電路的電路結(jié)構(gòu)與第一儀表放大電路的電流結(jié)構(gòu)完全一致，因描述簡潔起見，在此不作描述。對于為本發(fā)明的示范性實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)理解為是本發(fā)明的權(quán)利要求書的保護(hù)范圍內(nèi)其中的某一種示范性示例，具有對本領(lǐng)域技術(shù)人員實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的技術(shù)方案的指導(dǎo)性作用，而非對本發(fā)明的限定。
權(quán)利要求
1.一種霍爾電流傳感器電子電路，包括第一電流感應(yīng)電路、第二電流感應(yīng)電路、基準(zhǔn)電壓電路，其特征在于基準(zhǔn)電壓電路提供穩(wěn)定的電壓至第一電流感應(yīng)電路和第二電流感應(yīng)電路的輸入端；第一電流感應(yīng)電路和第二電流感應(yīng)電路結(jié)構(gòu)一致，均由霍爾元件、同相比例放大電路和儀表放大器電路構(gòu)成，同相比例放大電路的輸出端連接至霍爾元件的輸入端，霍爾元件的輸出端連接至儀表放大電路的輸入端；同相比例放大電路為標(biāo)準(zhǔn)的同相比例放大電路，儀表放大器電路為標(biāo)準(zhǔn)的儀表放大器電路，基準(zhǔn)電壓電路為標(biāo)準(zhǔn)的電壓參考電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的霍爾電流傳感器電子電路，其特征在于所述同相比例放大電路包括第一電阻(R1)、第二電阻(R2)、第一放大器(U1)，第一電阻(Rl) —端連接參考電壓VREF1，一端連接至第一放大器(Ul)的同相輸入端；第二電阻(R2)的一端連接至第一放大器(Ul)的反相輸入端，另一端接地；第一放大器(Ul)的電源端口分別連接VCC和連接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的霍爾電流傳感器電子電路，其特征在于所述儀表放大器電路包括第三電阻(R3)、第四電阻(R4)、第五電阻(R5)、第六電阻(R6)、第七電阻(R7)、第八電阻(R8)、第九電阻(R9)、第九電阻(R10)、第i^一電阻(R11)、第十二電阻(R12)、第二放大器(U2)、第三放大器(U3)、第四放大器(U4)、第一電容(Cl)、第二電容(C2)、第三電容(C3)；第三電阻(R3)的兩端分別連接第二放大器(U2)和第四放大器(U4)的反相輸入端，第四電阻(R4)的兩端分別連接第二放大器(U2)的反相輸入端和輸出端，第六電阻(R6)和第一電容(Cl)并聯(lián)，并聯(lián)后兩端分別與第三放大器(U3)的輸出端和反相輸入端連接，第五電阻(R5)的另一端與第二放大器(U2)的輸出端相連，第七電阻(R7)分別連接第三放大器(U3)的反向輸入端和輸出端，第八電阻(R8)的兩端分別連接第三放大器(U3)的輸出端和第四放大器(U4)的同相輸入端，第九電阻(R9)、第十電阻(RlO)和第三電容(C3)的一端共同連接至第三放大器(U3)的同相輸入端，第九電阻(R9)的另一端連接參考電壓VREF2，第十電阻(RlO)的另一端接地，第三電容(C3)的另一端接地，第十一電阻(Rll)為滑動電阻，其一端接第二參考電壓VREF2，另一端接地，其滑動端接第十二電阻(R12)的一端，第十二電阻(R12)的另一端與第四放大器(U4)的同相輸入端相接；第二放大器(U2)、第三放大器(U3)和第四放大器(U4)的電源端一端接VCC，一端接地；第二電容(C2)—端連接第三放大器(U3)的連接VCC的那個(gè)電源端，另一端接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的霍爾電流傳感器電子電路，其特征在于所述基準(zhǔn)電壓電路包括第二十五電阻(R25)、第二十六電阻(R26)、第二十七電阻(R27)、第二十八電阻(R28)、第七電容(C7)、第八電容(C8)、第九電容(C9)、第十電容(C10)、分流基準(zhǔn)源(Tl) ’第七電容(C7 )為電解電容，其陽極接VCC，陰極接地；第八電容(C8 ) —端接VCC，一端接地；第九電容(C9 )為電解電容，其陽極接分流基準(zhǔn)源(Tl)的引腳3;第十電容(ClO)的一端接分流基準(zhǔn)源(Tl)的引腳3，另一端接地；第二十五電阻(R25)的一端接VCC，另一端接分流基準(zhǔn)源(Tl)的引腳3 ;第二十六電阻(R26)的一端接分流基準(zhǔn)源(Tl)的引腳3，另一端接分流基準(zhǔn)源(Tl)的引腳I ;第二十七電阻(R27)的一端接分流基準(zhǔn)源(Tl)的引腳1，另一端接地；第二十七電阻(R28)為熱敏電阻，其一端接分流基準(zhǔn)源(Tl)的引腳1，另一端接地；分流基準(zhǔn)源(Tl)的引腳2接地；分流基準(zhǔn)源(Tl)的引腳I作為輸出參考電壓VREF1，分流基準(zhǔn)源(Tl)的引腳3輸出參考電壓VREF2。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的霍爾電流傳感器電子電路，其特征在于所述霍爾元件(Hl)的IN+腳與第一放大器(Ul)的輸出端連接，IN-腳與第一放大器(Ul)的反相輸入端連接，OUT+腳與第四放大器(U4)的同相放大器連接，OUT-腳與第二放大器(U2)的同相輸入端連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或根據(jù)權(quán)利要求3或根據(jù)權(quán)利要求4所述的霍爾電流傳感器電子電路，其特征在于所述VCC電壓幅值為可以使放大器正常工作的有效幅值，如15V。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的霍爾電流傳感器電子電路，其特征在于所述分流基準(zhǔn)源(Tl)的引腳I為基準(zhǔn)極，引腳2為陽極，引腳3為陰極。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的霍爾電流傳感器電子電路，其特征在于所述第二電流感應(yīng)電路的電路結(jié)構(gòu)與第一感應(yīng)電路的電路結(jié)構(gòu)完全一致。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種霍爾電流傳感器電子電路，包括第一電流感應(yīng)電路、第二電流感應(yīng)電路、基準(zhǔn)電壓電路，其特征在于，基準(zhǔn)電壓電路提供穩(wěn)定的電壓至第一電流感應(yīng)電路和第二電流感應(yīng)電路的輸入端；第一電流感應(yīng)電路和第二電流感應(yīng)電路結(jié)構(gòu)一致，均由霍爾元件、同相比例放大電路和儀表放大器電路構(gòu)成，同相比例放大電路的輸出端連接至霍爾元件的輸入端，霍爾元件的輸出端連接至儀表放大電路的輸入端；同相比例放大電路為標(biāo)準(zhǔn)的同相比例放大電路，儀表放大器電路為標(biāo)準(zhǔn)的儀表放大器電路，基準(zhǔn)電壓電路為標(biāo)準(zhǔn)的電壓參考電路。本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)用可靠，成本低廉，體積小，易操作的電流傳感器電子電路。
文檔編號G01R15/00GK102798752SQ20121032779
公開日2012年11月28日 申請日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者何斌 申請人:天津市松正電動汽車技術(shù)股份有限公司